новости космоса
3945 31
13 февраля 2019 03:43:52

Разработка стратегии посадки на Марс аппаратов большой массы

Самым тяжелым аппаратом, совершившим успешную посадку на Марсе на данный момент является ровер Curiosity, имеющий массу около одной тонны. Отправка более амбициозных роботизированных миссий к поверхности Красной планеты - а также в конечном счете пилотируемых миссий - будет предполагать большую массу полезной нагрузки, находящуюся в диапазоне от 5 до 20 тонн. Чтобы произвести посадку таких тяжелых аппаратов, необходимо предварительно тщательно разработать посадочную стратегию. Именно это стало целью нового исследования.

Обычно, когда космический аппарат входит в марсианскую атмосферу на сверхзвуковой скорости, составляющей более 30 махов, он быстро замедляется, раскрывает парашют для еще более эффективного торможения, а затем использует ракетные двигатели или наполненные воздухом демпферные подушки для завершения посадки.

«К сожалению, парашютные системы плохо масштабируются вверх по размеру с увеличением массы посадочного аппарата. Новая идея состоит в отказе от использования парашюта в пользу более мощных ракетных двигателей для торможения», - сказал один из авторов работы Зак Путнам (Zach Putnam), ассистент-профессор кафедры авиакосмического инжиниринга Иллинойского университета в Урбане-Шампейне, США.

Проблема с использованием тормозных ракетных двигателей состоит в необходимости доставки на Марс дополнительной массы, которая не относится к полезной нагрузке.

Предложение Путнама и его коллег состоит в смещении центра тяжести аппарата при посадке. Сначала посадка производится вертикально, что обеспечивает на первом этапе максимальное торможение, а затем при снижении скорости до определенной величины изменение центра тяжести аппарата меняет угол вектора его скорости, и дальнейшая посадка протекает под углом к поверхности, значительно отличающимся от прямого угла. Это позволяет максимизировать эффективность торможения в наиболее низких, плотных слоях атмосферы планеты и снизить количество топлива, необходимого для ракетных двигателей при больших массах посадочных аппаратов, показывает Путнам в своей работе.

Исследование опубликовано в журнале Journal of Spacecraft and Rockets; главный автор Кристофер Дж. Лоренц (Christopher G. Lorenz).


(Добавил: Hot Temp)

комментарии
1
Teddy20 · 13-02-2019

Не смещение центра тяжести, а изменение (активное маневрирование) вектором тяги.
Короче, сначала ныряем до плотных слоев атмосферы с помощью двигателя. а потом летим вдоль поверхности, изменив вектор скорости двигателем и тормозим о плотную атмосферу. Типа так экономичнее и быстрее (меньше по времени борьбы с нагревом).

2
Starlight58 · 13-02-2019

Teddy, а Вы само исследование читали? Чем шут не чертит, может, они и впрямь центр тяжести собрались перемещать. :-)
От себя хочу марсианам идейку покинуть. Не проще ли будет сбрасывать на парашютах отдельные небольшие блоки, которые затем на поверхности собрать в более массивное "то, что нужно". А, кстати, что им нужно-то? :-

3
Teddy20 · 13-02-2019

Именно читал. Про центр тяжести только для управления при посадке при движении на гиперзвуке. Смещаем центр тяжести и изменяем подъемную силу или смещаем вбок. Ну, чтобы астронавты сели поближе к предварительно заброшенному хавчику. Чтобы не пришлось, как в Марсианине, есть свои рециклененные испражнения.
Хотя до этого говорилось, что для экономии лучше не маневрировать, а падать, куда бох пошлет.

4
elena140 · 13-02-2019

Изменение центра тяжести это тождественно толкнуть падающего с высоты,тогда гасится сила удара о поверхность?

5
dr_ovosek0 · 13-02-2019

Если парашют не масштабируется, то, может, его не только двигателями, а и аэростатом дополнить?
В такой последовательности: сначала выходит вытяжной парашютик -- потом -- основной парашют,
между стропами которого вмонтирована не надутая оболочка -- по мере торможения потихоньку
надувать аэростат водородом из топливных баков -- финишное торможение движками, с одновременным
отстрелом строп (а шарик уносит ввысь купола со стропами).

6
Zemlianin__P38 · 13-02-2019

Starlight, тоже об этом подумалось, но чтобы их кто-то собирал, этих кого-нибудь надо сначало туда отправить на ПМЖ, а чтобы их отправить надо жилые модули установить, и тут снова сталкиваемся с первой проблемой, и.е. требуется найти способ примарсианивания массивных объектов.

7
Starlight58 · 13-02-2019

Zemlianin_P, людьми собирать, конечно, дешевле, но и опасно для них. Но можно забросить для начала какого-нибудь универсального Ъгобота-сборщика, пусть даже и управляемого с Земли, как роверы. Или так: робот-экскаватор - роем пещеру - прилетают колонисты - собирают что им нужно, живя в облагороженной пещере (упрощённая схема, конечно). Этак, может, порациональнее будет.
И я по-прежнему не догоняю, что такое цельное, неразборное и тяжёлое необходимо будет на Марсе. Освинцованные бараки?

8
dengess190 · 13-02-2019

...закидать посадочную площадку Марса соломой, перинами, ватниками и шариками от пинг-понга, тогда и посадка будет не такой экстрёмной...

9
Teddy20 · 14-02-2019

Проблема в полете (торможении) в верхней разреженной атмосфере. Происходит длительное неэффективное торможение с длительным же нагревом. А эти чуваки предлагают нырнуть сразу поглубже, пока не нагрелись внутренние слои термоизоляции и тормозить уже там об атмосферу при горизонтальном полете.

10
Teddy20 · 14-02-2019

elena, изменение центра тяжести - это типа ходить внутри оболочки с тем, чтобы подставлять разные бока, меняя аэродинамику обтекания. Можно острый носик подставить, а можно плоскость планирования.

11
dilettant120 · 14-02-2019

Для горизонтального полёта потребуется переосмыслить форму спускаемого аппарата. Впрочем это мелочи, придумают.
При всей соблазнительности, Марс крайне неудобная планета, атмосфера жиденькая, а сила тяжести достаточно большая, чтобы с разгону садится. Может стоит подумать над тем, как снизить подълётную скорость хотя бы в двое?

12
Rocketbarrel30 · 14-02-2019

dr_ovosek, (5) "Если парашют не масштабируется, то, может, его не только двигателями, а и аэростатом дополнить? ..." Там проблема в том, что чем больше парашют, тем хуже он работает на больших скоростях, т.к. тупо рвётся от нагрузки. А на малых скоростях хорошо работает что маленький, что большой парашют. Возможно, из этой ситуации есть выход за счет использования многократного вхождения в атмосферу, благо радиационных поясов у Марса нет.

13
Rocketbarrel30 · 14-02-2019

Двух-трех кратный вход в атмосферу для гашения 2-й и 1-й космических скоростей, потом серия гиперзвуковых "прыжков" как у "Сильберфогель", потом аэродинамическое торможение "крыльями" , и только потом уже - парашюты и/или ракетные двигатели. Как-то так должно быть :-). Между периодами высокой тепловой нагрузки будут большие промежутки времени для остывания за счет высвечивания.

14
Rocketbarrel30 · 14-02-2019

Атмосфера и сила тяжести Марса позволяют приземлять и крылалатые аппараты, т.е. самолеты и планеры. Посадочная скорость - около 600 км/час. Полоса нужна длинная. В марсианской атмосфере может гореть фтор. Так что для Марса можно даже сделать самолет с туробореактивным двигателем на фторе.

15
Teddy20 · 15-02-2019

Сорян, но фтор не может гореть. Он сам окислитель, причем лучше кислорода.
Только эта дрянь ещё хуже водорода. Он даже с инертными газами реагирует в плазме.

16
Teddy20 · 15-02-2019

Пока антигравитацию не откроют на Марсе делать нечего.
Роверы дороже золота в три раза по весу. Тут Рогозин нервно курит в сторонке. Тонна золота - три триллиона рублей. Один только ровер как три разработки Енисея. Не тратясь на разработку носителя, используя дармовые советские двигатели.

17
Rocketbarrel30 · 15-02-2019

Фтор лучший окислитель, чем кислород. Поэтому он замещает собой кислород в углекислом газе. Освободившийся кислород тоже соединяется с фтором, "окисляется". Реакция проходит бурно, с выделением тепла, разогревом и частичной ионизацией продуктов реакции, что и приводит к появлению пламени. Получается, что фтор как бы горит в атмосфере из углекислого газа, хотя, конечно, горит при этом скорее сам углекислый газ.

18
Rocketbarrel30 · 15-02-2019

Teddy (16) Представьте себе 1492 год. Вам говорят: "Пока не будут изобретены и построены корабли с ядерной силовой установкой, нечего и думать об открытии западного морского пути в Индию". Я считаю по-другом: "Плавать по морю необходимо, жить - не так уж необходимо" :-) Отказ от космической экспансии гарантированно приведет цивилизацию к внутренней катастрофе. Гибели СССР из-за отказа от участия в "лунной гонке" Вам мало? Поэтому стоимость роверов и пилотируемых экспедиций на Марс нужно считать не в золоте, а в %%, например, от Сталинградской битвы. Напомню, что американский план "Дропшот", предполагавший сброс 200 атомных бомб на СССР приводил к ущербу для советской экономики примерно в 20% от стоимости Сталинградской битвы, отчего и был отменен.

19
Teddy20 · 15-02-2019

Rocketbarrel, на парусниках в Америку - это очень окупаемо, особенно ввиду ацтекского золота. Это не то, что окупаемо, а золотая жила.
В ближайшую сотню лет полеты на Марс будут экзотикой. То есть даже запулят туда каких-нибудь несчастных, но это не экспансия. Это цирк шапито. Политика, престиж и т.п.

20
Rocketbarrel30 · 15-02-2019

Teddy (16) "Роверы дороже золота в три раза по весу" На эту тему есть хороший исторический анекдот: В конце 30-х годов некий высокопоставленный нацист (вроде бы Геринг) пришел к некому известному немецкому физику, и спросил его "Можно ли использовать энергию радия для усиления мощности немецких авиационных бомб?". Физик хотел по-быстрее избавиться от назойливого посетителя, поэтом ответил так: "Цена за 1 грамм радия в 1000 раз выше цены за 1 грамм золота, поэтому, даже если радий как-то и можно использовать в бомбах, то этого себе не сможет позволить даже такая богатая страна, как США". Геринг ушел ни с чем, ошарашенный этим "в 1000 раз выше".

21
Rocketbarrel30 · 15-02-2019

Teddy (19), если Ваша точка зрения победит окончательно, то земная цивилизация обречена на самоликвидацию. С таким подходом к жизни её не спасет ни Бог, ни дьявол. Логически опровергнуть Вашу точку зрения невозможно, так же как невозможно логически убедительно ответить на вопрос "Для чего жить?". Кто хочет жить, тот не спрашивает, а просто живет. Космическая экспансия - это форма жизни для цивилизации, она без такой деятельности существовать не может. Экономически это затратно, но создает смысл для существования. Научно доказать это невозможно, т.к. потребовалась бы репрезентаривная выборка из цивилизаций (!), половине из которых нужно как-то запретить космическую экспансию, а второй половине - наоборот. Мне примера СССР достаточно.
Первые экспедиции в Новый свет были убыточными, а первая мотивация - принести туда христианство. Потом это все выродилось, в работорговлю и охоту за золотом, но начиналось не с этого.

22
Rocketbarrel30 · 15-02-2019

Тысячелетиями люди мечтали жить на небе. Благодаря космонавтике, такая возможность, наконец, появилась. Отказ от пилотируемых полетов в космос - это отказ от всей тысячелетний истории, что для цивилизации равносильно самоубийству.

23
Teddy20 · 15-02-2019

к.20 Геринг ушел, а пришёл Борман. И замутил там не на шутку с ядреными бомбами.
Мотивация конквисты в Новый свет (и не только) всегда была захват и грабеж колоний.
Что до экспансии, то нужны новые технологии во-первых, а не пустые уже траты на роверы.

24
Rocketbarrel30 · 15-02-2019

к. 23 У Третьего Рейха не было своего проекта по созданию атомной бомбы. Такая цель на гос. уровне у них вообще не была поставлена. У них было несколько научных групп, которые занимались ядерными исследованиями, строили "атомные котлы", изучали возможность обогащения урана и т.п.- по крайней мере, так было по официальной версии истории. Нельзя исключать, однако, что одна из этих групп смогла сделать атомную бомбу сверхмалой мощности (около 0,1 кт), т.е. без т.н. "нейтронной трубки" - об этом есть мутные неофициальные сведения.

25
Rocketbarrel30 · 15-02-2019

Большие деньги Рейх тратил на "Аненербе", а атомный проект считал не особо перспективным.

26
Rocketbarrel30 · 15-02-2019

В том же 1492 году случилось третье важное событие, которое поначалу мало кто заметил. В августе из порта Палое отплыли три небольших корабля, которыми командовал итальянский эмигрант Кристобаль Колон, получивший от королевы приказ отыскать западный путь в Азию. Фердинанд заявил было, что это сомнительное предприятие обойдется слишком дорого, но Изабелла решительно сказала: тогда Кастилия профинансирует его сама. По легенде, для снаряжения экспедиции Колона королева даже продала свои драгоценности. Через полгода мореход, известный нам под именем Христофора Колумба, вернулся, открыв неизвестные острова, - часть нового материка, названного позже Америкой.
Встретившись с Изабеллой, он преподнес ей скромные дары - раковины, птичьи перья и шесть полуголых туземцев. Придворные сочли это наглой насмешкой, но королева выдала Колумбу деньги на новую экспедицию. Поколением (!!!) позже в Испанию хлынуло американское золото.

27
Rocketbarrel30 · 15-02-2019

За космические исследования в Третьем Рейхе даже самого Фон Брауна вздули. Когда он запустил 2 ракеты Фау-2 строго вверх, чтобы выйти за пределы земной атмосферы - это были первые суборбитальные аппараты в мире. Вместо боеголовок они были оснащены киноаппаратами - первая съемка Земли из космоса (188 км, 1944 год). За эти изыскания Брауна посадили в кутузку на несколько дней - под присмотр Гестапо. "Никаких расходов на космические полеты, Рейху нужно только оружие! " - такая была у них мотивация.

28
Teddy20 · 15-02-2019

"первая съемка Земли из космоса (188 км, 1944 год)."
Выходит, суборбитальные полеты не дотягивают даже до Брауна :)

29
Rocketbarrel30 · 15-02-2019

Teddy, про то, что там была проведена первая киносъемка из космоса - утверждать не могу, на этот счет есть противоречивые сведения. Может быть и не было киносъемки. А вот сам полет Фау-2 на 188 км вверх в 1944 году вроде как никто не оспаривает.

30
puzzler38 · 15-02-2019

Rocketbarrel, действия Брауна в "космической отрасли" одобряю, а вот снаряжение экспедиций Изабеллой - нет. Так бы аборигены Америки еще пожили бы какое-то время спокойно.

31
Rocketbarrel30 · 15-02-2019

puzzler, задолго до экспедиции Колумба Северную Америку открыли викинги, а западное побережье - китайцы. Но викинги не смогли, а китайцы - не захотели заморачиваться освоением новых территорий. Вот и досталось все Испании.

написать комментарий наверх
Для добавления комментария необходимо зарегистрироваться, а затем войти на сайт используя свой логин и пароль.

Если Вы уже зарегистрировались, но забыли пароль - воспользуйтесь нашим разделом восстановления пароля.

© 2002-2020. Все права защищены. AstroNews.ru | Перепечатка любых материалов сайта без разрешения редакции запрещена!